Трансформатор постоянного тока

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА»

 

 

 

 

 

 

Реферат по общей электротехнике

на тему:

 

«Трансформатор  постоянного тока»

 

 

Выполнил: студент  группы ТОА-326

Ткаченко С.И.

Проверил: доц. Николаева С.И.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВОЛГОГРАД 2004

Содержание:

 

1. Назначение, классификация и основные параметры измерительных                     преобразователей   и трансформаторов тока ………………………………………3

1.1. Назначение измерительных  преобразователей и

       трансформаторов  тока  …………………………………………………….3

1.2. Классификация ИТТ  и ТТ …………………………………………………4

1.3. Основные параметры  и характеристики трансформатора  тока…………7

2. Принципиальная   схема   трансформатора   тока………………………………13

3. Векторная диаграмма трансформатора тока……………………….....................18

4. Условия   работы   трансформаторов   тока……………………………………..21

5. Список литературы………………………………………………………………..23 
1. НАЗНАЧЕНИЕ,    КЛАССИФИКАЦИЯ   И   ОСНОВНЫЕ   ПАРАМЕТРЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ   ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ   И ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

 

1.1.Назначение измерительных преобразователей и трансформаторов тока.

Под измерительным преобразователем тока (ИПТ) будем понимать устройство, предназначенное для преобразования первичного тока в такой выходной сигнал, информативные параметры которого функционально связаны с информативными параметрами первичного тока. Для создания ИПТ можно использовать различные физические явления. В настоящее время ИПТ обычно создаются на основе широко применяемого в электротехнике трансформаторного эффекта — в виде трансформатора.

Трансформатором тока (ТТ), являющимся наиболее широко применяемым ИПТ, называется такой трансформатор, в котором при нормальных условиях работы выходной сигнал является током, практически пропорциональным первичному току и при правильном включении сдвинутым относительно него по фазе на угол, близкий к нулю.

Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь последовательно (в рассечку токопровода), а вторичная  замыкается на некоторую нагрузку (измерительные приборы и реле), обеспечивая в ней ток, пропорциональный току в первичной обмотке.

В трансформаторах тока высокого напряжения первичная обмотка изолирована  от вторичной (земля) на полное рабочее  напряжение. Один конец вторичной  обмотки обычно заземляется. Поэтому она имеет потенциал, близкий к потенциалу земли.

Трансформаторы тока по назначению разделяются на трансформаторы тока для измерений и трансформаторы тока для защиты. В некоторых случаях эти функции совмещаются в одном ТТ.

Трансформаторы тока для измерений предназначаются для передачи информации измерительным приборам. Они устанавливаются в цепях высокого напряжения или в цепях с большим током, т. е. в цепях, в которых невозможно непосредственное включение измерительных приборов. Ко вторичной обмотке ТТ для измерений подключаются амперметры, токовые обмотки ваттметров, счетчиков и аналогичных приборов. Таким образом, трансформатор тока для измерений обеспечивает:

1) преобразование переменного тока любого значения в переменный, ток, приемлемый для непосредственного измерения с помощью стандартных измерительных приборов;

2) изолирование измерительных  приборов, к которым имеет доступ  обслуживающий персонал, от цепи  высокого напряжения.

Трансформаторы тока для защиты предназначаются для передачи измерительной информации в устройства защиты и управления. Соответственно этому трансформатор тока для защиты обеспечивает:                                                       

1) преобразование переменного тока любого значения в переменный ток, приемлемый для питания устройств релейной защиты;

2) изолирование реле, к которым  имеет доступ обслуживающий   персонал,   от   цепи   высокого   напряжения.

Трансформаторы тока в установках высокого напряжения необходимы даже в тех случаях, когда уменьшения тока для измерительных приборов или реле не требуется.

 

1.2. Классификация ИПТ и ТТ.

В зависимости от рода тока ИПТ  разделяются на ИП переменного и  ИП постоянного тока. В работе будут рассматриваться ИПТ переменного тока для установок и сетей с номинальной частотой тока 50 Гц.

По назначению ИПТ разделяются на ИПТ для измерений и ИПТ для защиты. Последние могут предназначаться для работы только в установившихся (статических) режимах либо в установившихся и переходных (динамических) режимах.

В зависимости от вида преобразования ИПТ делятся на преобразователи тока в ток, тока в напряжение (например, трансреакторы, магнитные трансформаторы тока), тока в неэлектрическую величину (например, в световой поток). При этом по способу представления выходной информации ИПТ подразделяются на аналоговые и дискретные.

Целесообразно разделять ИПТ в  зависимости от уровня напряжения, определяющего конструкцию, а иногда и принцип действия ИПТ. С учетом применяемых номинальных напряжений различают ИПТ  низкого  (номинальное напряжение до 1000 В) и высокого напряжения (1—1150 кВ и выше).

Все трансформаторы тока можно классифицировать по следующим основным   признакам:

По роду установки: трансформаторы тока для работы на открытом воздухе (категория размещения  1 по ГОСТ 15150-69); для работы в закрытых помещениях (по ГОСТ 151504-69); для встраивания в полости электрооборудования; для специальных установок (в шахтах, на судах,  электровозах и т. д.).

По способу  установки: проходные трансформаторы тока, предназначенные для использования в качестве ввода и устанавливаемые в проемах стен, потолков или в металлических конструкциях;  опорные, предназначенные для установки на опорной плоскости; встраиваемые, т. е. предназначенные для установки в полости электрооборудования.

По числу  коэффициентов трансформации: с одним коэффициентом трансформации; с несколькими коэффициентами трансформации, получаемыми изменением числа витков первичной или вторичной обмотки, или обеих обмоток, или применением нескольких вторичных обмоток с различным числом витков, соответствующим различному номинальному вторичному току.

По числу  ступеней трансформации: одноступенчатые; каскадные (многоступенчатые), т. е. с несколькими ступенями трансформации тока.

По выполнению первичной обмотки: одновитковые; многовитковые.

Одновитковые  ТТ (рис. 1) имеют две разновидности: без собственной первичной обмотки; с собственной первичной обмоткой. Одновитковые ТТ, не имеющие собственной первичной обмотки, выполняются встроенными, шинными или разъемными.

Встроенный трансформатор тока 1 представляет собой магнитопровод с намотанной на него вторичной обмоткой. Он не имеет, собственной первичной обмотки. Ее роль выполняет токоведущий стержень проходного изолятора. Этот трансформатор тока не имеет изоляционных элементов между первичной и вторичной обмотками. Их роль выполняет изоляция проходного изолятора.

Рис. 1. Схема трансформатора тока;

______ собственная первичная обмотка ТТ;

----- токоведущий  стержень проходного изолятора (шина)

 

В шинном трансформаторе тока роль первичной обмотки выполняют одна или несколько шин распределительного устройства, пропускаемые при монтаже сквозь полость проходного изолятора. Последний изолирует такую первичную обмотку от вторичной.

Разъемный трансформатор  тока 2 тоже не имеет собственной первичной обмотки. Его магнитопровод состоит из двух частей, стягиваемых болтами. Он может размыкаться и смыкаться вокруг проводника с током, являющимся первичной обмоткой этого ТТ. Изоляция между первичной и вторичной обмотками наложена на магнитопровод со вторичной обмоткой.

Одновитковые ТТ, имеющие  собственную первичною обмотку, выполняются со стержневой первичной обмоткой или с U-образной.

Трансформатор тока 3 имеет  первичную обмотку в виде стержня  круглого или прямоугольного сечения, закрепленного в проходном изоляторе.

Трансформатор тока 4 имеет U-образную первичную обмотку, выполненную таким образом, что на нее наложена почти вся внутренняя изоляция ТТ.

Многовитковые трансформаторы тока (рис. 1) изготовляются с катушечной первичной обмоткой надеваемой на магнитопровод; с петлевой первичной обмоткой 5, состоящей из нескольких витков; со звеньевой первичной обмоткой, выполненной таким образом, что внутренняя изоляция трансформатора тока конструктивно распределена между первичной и вторичной обмотками, а взаимное расположение обмоток напоминает звенья цепи; с рымовидной первичной обмоткой, выполненной таким образом, что внутренняя изоляция трансформатора тока нанесена в основном только на первичную обмотку, имеющую форму рыма.

По роду изоляции между первичной и вторичной обмотками ТТ изготовляются с твердой (фарфор, литая изоляция, прессованная изоляция и т, д.); с вязкой (заливочные компаунды); с комбинированной (бумажно-масляная, конденсаторного типа) или газообразной (воздух, элегаз) изоляцией.

По принципу преобразования тока ТТ делятся на электромагнитные и оптико-электронные.

 

1.3. Основные параметры и характеристики трансформатора тока.

Основными параметрами и характеристиками трансформатора тока в соответствии с ГОСТ 7746—78 «Трансформаторы тока. Общие технические требования» являются:

1. Номинальное напряжение —  действующее значение линейного напряжения, при котором предназначен работать ТТ, указываемое в паспортной таблице трансформатора тока. Для отечественных ТТ принята следующая шкала номинальных напряжений, кВ:

0,66; 6; 10; 16; 20; 24; 27; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750; 1150

2. Номинальный первичный ток  I_1H - указываемый в паспортной таблице ТТ ток, проходящий по первичной обмотке, при котором предусмотрена продолжительная работа ТТ. Для отечественных ТТ принята следующая шкала номинальных первичных токов:

1; 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 80; 400; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 800; 1000; 1200; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000; 6000; 8000; 10000; 12000;

14 000; 16 000; 18 000; 20 000; 25 000; 28 000; 32 000; 35 000; 40 000.

В трансформаторах тока, предназначенных для комплектования турбо- и гидрогенераторов, значения номинального тока свыше 10 000 А могут отличаться от приведенных в данной шкале значений.

Трансформаторы тока, рассчитанные на номинальный первичный ток 15; 30; 75; 150; 300; 600; 750; 1200; 1500; 3000 и 6000 А, должны допускать неограниченно длительное время наибольший рабочий первичный ток, равный соответственно 16; 32; 80; 160; 320; 630; 800; 1250; 1600; 3200 и 6300 А. В остальных случаях наибольший первичный ток равен номинальному первичному току.

3.   Номинальный  вторичный  ток   I_2H — указываемый в   паспортной таблице  ТТ ток,   проходящий  по  вторичной  обмотке. Номинальный вторичный ток принимается равным  1  или 5 А, причем ток 1 А допускается только для ТТ с номинальным первичным током до 4000 А. По согласованию с заказчиком допускается   изготовление  ТТ  с   номинальным  вторичным  током  2 или 2,5 А.

4. Вторичная нагрузка ТТ z_2H соответствует полному сопротивлению его  внешней  вторичной  цепи,  выраженному в Омах, с указанием коэффициента мощности. Вторичная нагрузка может также   характеризоваться   полной  мощностью в вольт-амперах, потребляемой ею при данном коэффициенте мощности и номинальном вторичном токе.

Вторичная нагрузка с коэффициентом  мощности cos(φ₂) = 0,8, при которой гарантируется установленный класс точности ТТ или предельная кратность первичного тока относительно его номинального значения,  называется номинальной      вторичной      нагрузкой    ТТ z_{2H. ном}

Для отечественных трансформаторов  тока установлены следующие значения номинальной вторичной нагрузки   S_2H.ном   выраженной в вольт-амперах, при коэффициенте мощности cos(φ₂) = 0,8:

1; 2; 2,5; 3; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 75; 90; 100; 120.

Соответствующие значения номинальной вторичной нагрузки (в Омах) определяются выражением:

z_{2H. ном} = S_{2H. ном}  / I²_2H

5. Коэффициент трансформации ТТ равен отношению первичного тока ко вторичному току.

В расчетах трансформаторов тока применяются две величины: действительный коэффициент трансформации n и номинальный коэффициент трансформации n_H. Под действительным коэффициентом трансформации понимается отношение действительного первичного тока к действительному вторичному току. Под номинальным коэффициентом   трансформации   n_H   понимается   отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току.

6. Стойкость  ТТ  к механическим и тепловым  воздействиям характеризуется током  электродинамической стойкости  и током термической стойкости.

Ток электродинамической  стойкости I_д равен наибольшей амплитуде тока короткого замыкания за все время его протекания, которую ТТ выдерживает без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе. Ток I_д характеризует способность ТТ противостоять механическим (электродинамическим) воздействиям тока короткого замыкания. Электродинамическая стойкость может характеризоваться также кратностью K_д, представляющей собой отношение тока электродинамической стойкости к амплитуде номинального первичного тока. Требования электродинамической стойкости не распространяются на шинные, встроенные и разъемные ТТ.